[發(fā)明專利]估計(jì)具有排氣再循環(huán)的燃?xì)鉁u輪的燃燒當(dāng)量比的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580076937.X
• 申請(qǐng)日: 2015-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107864660A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·L·沃雷爾;J·C·撒切爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 埃克森美孚上游研究公司
• 主分類號(hào): F02C9/40
• 分類號(hào): F02C9/40;F02C3/34
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 徐東升,趙蓉民

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2014年12月31日申請(qǐng)的題為“SYSTEMS AND METHODS OF ESTIMATING A COMBUSTION EQUIVALENCE RATIO IN A GAS TURBINE WITH EXHAUST GAS RECIRCULATION”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)62/098,600的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該申請(qǐng)通過(guò)引用整體合并于此以用于各種目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本文公開(kāi)的主題涉及燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)，并且更具體地涉及燃?xì)鉁u輪驅(qū)動(dòng)的發(fā)電設(shè)施(power plants)。

背景技術(shù)

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，例如發(fā)電、航空器以及各種機(jī)械裝置。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常在燃燒器部中燃燒燃料和氧化劑(例如，空氣)以生成熱燃燒產(chǎn)物，然后該產(chǎn)物驅(qū)動(dòng)渦輪部中的一個(gè)或多個(gè)渦輪級(jí)。進(jìn)而，渦輪部驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)部的一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)，從而將氧化劑連同燃料一起從進(jìn)氣口壓縮到燃燒器部中。此外，在燃燒器部?jī)?nèi)燃料和氧化劑混合，然后燃燒以產(chǎn)生熱燃燒產(chǎn)物。根據(jù)燃燒的情況，這些燃燒產(chǎn)物可以包括未燃燒的燃料、殘留的氧化劑以及各種排放物(例如，氮氧化物)。另外，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)一般消耗大量作為氧化劑的空氣，并輸出相當(dāng)大量的排氣到大氣中。換句話說(shuō)，排氣一般作為燃?xì)鉁u輪運(yùn)轉(zhuǎn)的副產(chǎn)品被浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

與原始要求保護(hù)的發(fā)明范圍相稱的某些實(shí)施例被總結(jié)如下。這些實(shí)施例不意圖限制要求保護(hù)的發(fā)明的范圍，但是這些實(shí)施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡(jiǎn)要概括。實(shí)際上，本發(fā)明可包括可類似于或異于下面闡述的實(shí)施例的多種形式。

在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括排氣再循環(huán)(EGR)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)。該EGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)包括被配置為接收并燃燒燃料和氧化劑的燃燒器以及由來(lái)自燃燒器的燃燒產(chǎn)物驅(qū)動(dòng)的渦輪以及由來(lái)自燃燒器的燃燒產(chǎn)物驅(qū)動(dòng)的渦輪。該EGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)進(jìn)一步包括流體耦連到渦輪和燃燒器的排氣再循環(huán)部，其中該排氣再循環(huán)部被配置為吸入來(lái)自渦輪的排氣并且將排氣的至少一部分再循環(huán)到燃燒器作為稀釋劑。該EGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)處理器，所述一個(gè)或多個(gè)處理器被配置為接收表示排氣的排氣流量成分的第一信號(hào)并且接收表示稀釋劑的稀釋劑流量成分的第二信號(hào)。所述一個(gè)或多個(gè)處理器進(jìn)一步被配置為至少部分基于第一信號(hào)和第二信號(hào)導(dǎo)出燃燒當(dāng)量比Φ_COMB并且至少部分基于該燃燒當(dāng)量比Φ_COMB控制EGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，一種方法包括在排氣再循環(huán)(EGR)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的燃燒器中燃燒燃料和氧化劑，該EGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)產(chǎn)生電功率并且將電功率的一部分提供給電網(wǎng)，以及通過(guò)由燃燒器提供的燃燒流體驅(qū)動(dòng)燃?xì)鉁u輪，其中該燃?xì)鉁u輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)功率和排氣。該方法進(jìn)一步包括將排氣再循環(huán)到燃燒器中作為稀釋劑以及感測(cè)排氣的排氣流量成分。該方法還包括感測(cè)稀釋劑的稀釋劑流量成分以及至少部分基于所感測(cè)的排氣流量成分和所感測(cè)的稀釋劑流量成分導(dǎo)出燃燒當(dāng)量比Φ_COMB。該方法還包括至少部分基于燃燒當(dāng)量比Φ_COMB通過(guò)一個(gè)或多個(gè)處理器控制EGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)存儲(chǔ)可由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行的指令。所述指令包括當(dāng)被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)促使一個(gè)或多個(gè)處理器在排氣再循環(huán)(EGR)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的燃燒器中燃燒燃料和氧化劑的指令，其中該EGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)產(chǎn)生電功率并且將電功率的一部分提供給電網(wǎng)，以及當(dāng)被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)促使一個(gè)或多個(gè)處理器通過(guò)由燃燒器提供的燃燒流體驅(qū)動(dòng)燃?xì)鉁u輪的指令，其中該燃?xì)鉁u輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)功率和排氣。所述指令還包括當(dāng)被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)促使一個(gè)或多個(gè)處理器將排氣再循環(huán)到燃燒器中作為稀釋劑的指令，以及當(dāng)被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)促使一個(gè)或多個(gè)處理器感測(cè)排氣的排氣流量成分的指令。所述指令還包括當(dāng)被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)促使一個(gè)或多個(gè)處理器感測(cè)稀釋劑的稀釋劑流量成分的指令，以及當(dāng)被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)促使一個(gè)或多個(gè)處理器至少部分基于所感測(cè)的排氣流量成分和所感測(cè)的稀釋劑流量成分導(dǎo)出燃燒當(dāng)量比Φ_COMB的指令。所述指令還包括當(dāng)被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)促使一個(gè)或多個(gè)處理器至少部分基于燃燒當(dāng)量比Φ_COMB控制EGR燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的指令。

附圖說(shuō)明